An intriguing consequence of ongoing riboswitch discovery efforts is the occasional identification of metabolic or toxicity response pathways for unusual ligands. Recently, we reported the experimental validation of three distinct bacterial riboswitch classes that regulate gene expression in response to the selective binding of a guanidinium ion. These riboswitch classes, called guanidine-I, -II, and -III, regulate numerous genes whose protein products include previously misannotated guanidine exporters and enzymes that degrade guanidine via an initial carboxylation reaction. Guanidine is now recognized as the primal substrate of many multidrug efflux pumps that are important for bacterial resistance to certain antibiotics. Guanidine carboxylase enzymes had long been annotated as urea carboxylase enzymes but are now understood to participate in guanidine degradation. Herein, we report the existence of a fourth riboswitch class for this ligand, called guanidine-IV. Members of this class use a novel aptamer to selectively bind guanidine and use an unusual expression platform arrangement that is predicted to activate gene expression when ligand is present. The wide distribution of this abundant riboswitch class, coupled with the striking diversity of other guanidine-sensing RNAs, demonstrates that many bacterial species maintain sophisticated sensory and genetic mechanisms to avoid guanidine toxicity. This finding further highlights the mystery regarding the natural source of this nitrogen-rich chemical moiety.

中文翻译：

---

细菌中第四类胍核糖开关的生化验证

正在进行的核糖开关发现工作的一个有趣结果是偶尔识别出异常配体的代谢或毒性反应途径。最近，我们报告了三种不同细菌核糖开关类别的实验验证，它们调节基因表达以响应胍离子的选择性结合。这些核糖开关类别，称为胍-I、-II 和-III，调节许多基因，其蛋白质产物包括先前被错误注释的胍输出物和通过初始羧化反应降解胍的酶。胍现在被认为是许多多药外排泵的主要底物，这些外排泵对于细菌对某些抗生素的耐药性很重要。胍羧化酶长期以来被注释为尿素羧化酶，但现在被认为参与胍降解。在这里，我们报告了该配体的第四个核糖开关类，称为胍-IV。此类成员使用一种新型适体选择性地结合胍，并使用一种不寻常的表达平台排列，预计当存在配体时会激活基因表达。这种丰富的核糖开关类的广泛分布，再加上其他感知胍的 RNA 的惊人多样性，表明许多细菌物种保持复杂的感觉和遗传机制以避免胍毒性。这一发现进一步凸显了这种富含氮的化学成分的天然来源之谜。我们报告了这种配体的第四个核糖开关类，称为胍-IV。此类成员使用一种新的适体选择性地结合胍，并使用一种不寻常的表达平台排列，预计当存在配体时会激活基因表达。这种丰富的核糖开关类的广泛分布，再加上其他胍感应 RNA 的惊人多样性，表明许多细菌物种保持复杂的感觉和遗传机制以避免胍毒性。这一发现进一步凸显了这种富含氮的化学成分的天然来源之谜。我们报告了这种配体的第四个核糖开关类，称为胍-IV。此类成员使用一种新的适体选择性地结合胍，并使用一种不寻常的表达平台排列，预计当存在配体时会激活基因表达。这种丰富的核糖开关类的广泛分布，再加上其他感知胍的 RNA 的惊人多样性，表明许多细菌物种保持复杂的感觉和遗传机制以避免胍毒性。这一发现进一步凸显了这种富含氮的化学成分的天然来源之谜。此类成员使用一种新型适体选择性地结合胍，并使用一种不寻常的表达平台排列，预计当存在配体时会激活基因表达。这种丰富的核糖开关类的广泛分布，再加上其他感知胍的 RNA 的惊人多样性，表明许多细菌物种保持复杂的感觉和遗传机制以避免胍毒性。这一发现进一步凸显了这种富含氮的化学成分的天然来源之谜。此类成员使用一种新的适体选择性地结合胍，并使用一种不寻常的表达平台排列，预计当存在配体时会激活基因表达。这种丰富的核糖开关类的广泛分布，再加上其他感知胍的 RNA 的惊人多样性，表明许多细菌物种保持复杂的感觉和遗传机制以避免胍毒性。这一发现进一步凸显了这种富含氮的化学成分的天然来源之谜。